【正文】 口（B口）設(shè)備選通信號輸入線，低電平有效。3．狀態(tài)查詢8155還有一個狀態(tài)寄存器，用于鎖存I/O口和定時器的當前狀態(tài)，供CPU查詢用。狀態(tài)寄存器和命令寄存器公用一個地址，命令寄存器只能寫入不能讀出，而狀態(tài)寄存器只能讀出不能寫入。所以可以認為，CPU讀該地址時，作為狀態(tài)寄存器，讀出的是當前I/O口和定時器的狀態(tài)，而寫地址時，則作為命令寄存器對I/O口工作方式的選擇。4．8155的定時功能8055芯片內(nèi)有一個14位減法計數(shù)器，可對輸入脈沖進行減法計數(shù)。外部有兩個定時器引腳TIMEIN和TIMEOUT。TIMEIN為定時器時鐘輸入，由外部輸入時鐘脈沖，TIMEOUT為定時器輸出，輸出各種信號脈沖波形。定時器的低8位和高6位計數(shù)器定時輸出方式由04H、05H寄存器確定。對定時器編程時，首先將計數(shù)常數(shù)及定時器方式送入定時器口04H、05H。計數(shù)常數(shù)在002H~3FFF之間。計數(shù)器的起動和停止有命令寄存器的最高兩位TM和TM決定。但何時讀都可以置頂時器的長度和工作方式，然后必須將起動命令寫入命令寄存器。即使計數(shù)器已計數(shù)在寫入起動命令后，仍可改變定時器的工作方式。8155芯片可以直接和MCS—51系列單片機連接，不需任何外加邏輯電路。通常P口的高位地址線作為8155芯片的片選信號及IO/的選擇信號。將8031的P與8155芯片IO/引叫相連，若P是高電平，則8155用來作I/O接口，若P是低電平，則使用8155內(nèi)部256字節(jié)的RAM。由于8155芯片內(nèi)部有地址鎖存器，所以8031的ALE端可以和8155內(nèi)部ALE端直連，利用8031的ALE信號的下降沿鎖存8031P口送出的低8位地址信息。其P~P與8155AD~AD對應(yīng)相連，相應(yīng)的讀/寫信號、也直接相連。（二）鍵盤顯示接口電路1．顯示器工作原理數(shù)控系統(tǒng)中使用的顯示器主要有LED（發(fā)光二極管）和LCD（液晶顯示器），也有采用CRT接口的顯示方式。此電路采用采用LED顯示器，通常它由8個發(fā)光二極管組成的，當發(fā)光二極管導通時，相應(yīng)的一貫人點或一個筆畫發(fā)亮?？刂撇煌亩O導通管，就能顯示出各種字符。常用的七段顯示器結(jié)構(gòu)如圖312所示：圖312 LED顯示器發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的為共陰極顯示器。如果加到各段陽極的代碼不同，則顯示器將會顯示不同的字符和數(shù)字，這個代碼稱為段碼，選擇字型稱為段選。下表38為七段共陰極顯示器顯示的數(shù)字，字符和對應(yīng)的段碼關(guān)系。注意，共陽極顯示器的段碼與共陰極顯示器的段碼事邏輯非的關(guān)系，應(yīng)對表38中列出的段碼求反。表示字符DP g f e d e b a段選碼（H）0123456789AbcdEFP=( )0 0 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 1 1 00 1 0 1 1 0 1 10 1 0 0 1 1 1 10 1 1 0 0 1 1 00 1 1 0 1 1 0 10 1 1 1 1 1 0 10 0 0 0 0 1 1 10 1 1 1 1 1 1 10 1 1 0 1 1 1 10 1 1 1 0 1 1 10 1 1 1 1 1 0 00 0 1 1 1 0 0 10 1 0 1 1 1 1 00 1 1 1 1 0 0 10 1 1 1 0 0 0 10 1 1 1 0 0 1 11 1 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 3F 06 5B 4F 66 6D 7D 07 7F 6F 77 7C 89 5E 79 71 73 C8 00表38 七段共陰極顯示器的段碼通常顯示器采用動態(tài)顯示，就是一位一位地輪流電亮顯示器各個位，對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間亮一次，顯示器的亮度既與導通電流有關(guān)，也與點兩亮時間和間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。這就是顯示器的掃描過程。計算機以人眼不能分辨的速度輪流對個字位線輸出低電平，即可在各位上顯示出不同的字符和數(shù)字，從而實現(xiàn)掃描顯示。這就稱作位選。若顯示器的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個I/O口，L稱為掃描口，控制顯示器的各位所顯示的字型也需一個8位口,稱為段選數(shù)據(jù)口。圖313 鍵盤工作原理2．鍵盤接口原理鍵盤是由若干個按鍵作成的開關(guān)矩陣，它是最簡單的單片機輸入設(shè)備。其工作原理如下圖314所示：下圖314a中控制信號=“0”則開放，可對鍵識別：當鍵松開，則測試信號=“1”，鍵閉合，測試信號=“0”控制信號=“1”，禁止，不能對鍵進行識別。圖314b所示為44鍵盤結(jié)構(gòu)，圖中行線通過電阻接+5V，當鍵盤上沒有鍵閉合時，所有的行線和列線斷開，行線X0~X3（測試信號）都呈高電平。當鍵盤上某一鍵閉合時，則該鍵盤所對應(yīng)的行線和列線短路。圖314 鍵盤/顯示器接口電路3．利用8155芯片實現(xiàn)顯示器接口電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，同時需要使用鍵盤和顯示器，常常把鍵盤和顯示器做在一起，以節(jié)省I/O線，如圖315所示。是由48鍵和6位顯示器組成。鍵盤的列線及LED顯示器的字位控制共有8155的A口（）是輸入口，鍵盤的行線由8155C口（）擔任，是輸入口，顯示器段選（字型和數(shù)據(jù)控制）由8155PB口擔任，是輸出口。圖中75452為反向驅(qū)動器，7407位同向驅(qū)動器。鍵盤與顯示共用8155的PA口進行控制，在進行鍵盤巡回掃描時，必須先關(guān)顯示。有關(guān)鍵盤與顯示器的工作必須經(jīng)過軟件協(xié)調(diào)處理后才能達到預期的效果。（三）步進電機接口及驅(qū)動電路在此經(jīng)濟型數(shù)控機床中，采用步進電機開環(huán)控制。步進電機是一種用電脈沖信號進行控制，并將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的角位移的電動機。其角位移量與電脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與電脈沖頻率成反比，通過改變脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。驅(qū)動步進電機的脈沖需要按所要求的順序提供給電機各項。脈沖分配器就是實現(xiàn)步進電機各項脈沖通電順序的。為使步進電機正常運行并輸出一定功率，需要有足夠功率提供給電動機，因此需要有功率放大環(huán)節(jié)。脈沖分配器及前面的的微機接口芯片，工作電平一般為5V，而作為電動機電源的需符合步進電機要求的額定值。為避免強電對弱電的干擾，在她它們之間應(yīng)采用隔離電路。其控制電路框圖如下圖315所示：控制指令電源電路脈沖分配器光電隔離電路功率放大器步進電機 圖315步進電機控制框圖1．脈沖分配器又叫環(huán)形分配器，有硬件環(huán)形分配器和軟件環(huán)形分配器兩種。硬件環(huán)形分配器需要的 I/O接口接線數(shù)少，且執(zhí)行速度較快，但需要專用的芯片。軟件環(huán)形分配器是用程序?qū)崿F(xiàn)的。本電路采用了硬件環(huán)形分配器。硬件環(huán)形分配器是由門電路及其邏輯電路組成，目前已大量采用，可靠性高，外形尺寸小，使用方便的集成環(huán)形分配器。按其電路結(jié)構(gòu)的不同分為TTL集成電路和CMOS集成電路。目前市場上提供的國產(chǎn)TTL集成電路分配器有三相、四相、五相、六相，按其型號分為YBOB、YB01YBO15及YB016，均為18個引腳直插式封裝。其主要的性能參數(shù)列于下表39：輸出高電 平（V輸出低電 平（V）輸入低電 平（V）輸入高電平（V）吸 收電 流（mA）工 作頻 率（kHz）電 源電 壓（V）0~160表39 TTL脈沖分配器主要性能參數(shù)各引腳功能說明如下：——選通輸出控制。控制脈沖分配器是否輸出一定順序的脈沖?！辶?。在輸出一定順序脈沖前，對脈沖分配器進行清零，以便使其正常工作。A、A——勵磁方式控制。確定通電方式，即選擇通電相數(shù)和拍數(shù)。下圖316為YB014硬件環(huán)形分配器的步進電機接口電路舉例： 圖316 步進電機接口電路2．光電隔離電路在步進電機驅(qū)動電路中，脈沖分配器輸出的信號經(jīng)放大后，控制步進電機的勵磁繞組。由于步進電機需要的驅(qū)動電壓較高（幾十伏），電流也較大（幾安到幾十安），如果將I/O口輸出信號直接與功率放大器相連，將會引起強電干擾，輕則影響計算機的正常運行，重則導致計算機接口電路的損壞。所以一般在接口電路與功率放大器之間都要加上隔離電路，實現(xiàn)電氣隔離，通常使用最多的是光電耦合器。光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成。圖318為光電隔離輸出及輸入電路：圖317 幾種常用的光電耦合器3．功率放大電路脈沖分配器的輸出功率很小，遠不能滿足步進電機的要求，必須將它放大以產(chǎn)生足夠大的功率驅(qū)動步進電機正常運轉(zhuǎn)。從步進電機的起動矩頻特性和運行矩頻特性可以看出，隨著運行頻率的增高，步進電機輸出力矩（即帶動負載的能力）下降，這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是：作為功率放大器負載的步進電機是電感負載。當改變通電狀態(tài)時，通電繞組的電流從了零中間增大，該繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢使電流指數(shù)規(guī)律上升，并將電源一部分能量存在（電感）繞組中，電流的時間常數(shù)為 式中 ——步進電機一項繞組的平均電感量； R——通電回路的電阻，它包括繞組電阻、功率放大器輸出級內(nèi)阻及串聯(lián)電阻。而斷電繞組電流是下降的，這時存儲于繞組中的勢能將以電流形式釋放出來，使電流指數(shù)規(guī)律下降，其時間常數(shù)為 式中RD——放電回路電阻，它包括繞組電阻，續(xù)流二極管正向電阻等。這樣，就使得繞組中電流緩慢增加和緩慢下降，即電流波形前沿和后沿不陡，如圖318a所示，嚴重時可變成圖318b所示波形，致使步進電機各項繞組電流幾乎同時存在，所以步進電機負載能力下降，嚴重時會出現(xiàn)失步。圖318 光電耦合器輸出電路為了提高步進電機動態(tài)特性，必須改善電流波形，使電流前、后沿陡些。可采用以下兩種方法：（1）電阻法（2）雙電源法（四）其它輔助電路1．8031的時鐘電路單片機的時鐘可以有兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式利用芯片內(nèi)部振蕩電路，在XTAL、XTAL引腳上外接定時元件，如下圖320所示：~12MHz之間任選，耦合電容在5~30pF之間，對時鐘有微調(diào)作用。采用外部時鐘方式，可把XTAL1直接接地，XTAL2接外部時鐘源。圖319 時鐘電路2．復位電路單片機的復位都是靠外部電路實現(xiàn)，在時鐘電路工作后，只要在RESET引腳上出現(xiàn)10ms以上高電平，單片機便實現(xiàn)從0000H單元開始執(zhí)行程序。單片機通常采用上電自動復位和按扭復位兩種。下圖321所示為上電與按扭復位組合： 圖320復位電路在上電瞬間，RC電路充電，RESET引腳端保持10ms以上高電平，就能使單片機有效的復位。3．越界報警電路為了防止工作臺越界，可分別在極限位置安裝限位開關(guān)。如果是兩坐標聯(lián)動的數(shù)控機床系統(tǒng)，則有4個方向可能越界，即+X、—Y、+Y、—Y。一旦某一方向越界，應(yīng)立即停止工作臺移動，下圖322a為為報警信號的產(chǎn)生，圖b為報警顯示。這里采用中斷方式，利用8031的外部中斷，只要有任一個行程開關(guān)閉合，即工作臺在某一方向越界，均能產(chǎn)生中斷信號。為了報警，設(shè)置紅綠燈指示，正常工作時綠燈亮，當越界報警時紅燈亮。兩燈均由一個I/O口輸出。圖321 越界報警電路4．掉電保護電路半導體存儲器RAM最怕掉電，一掉電里面存儲的信息就全部丟失。下圖323為一簡單掉電保護電路的工作原理：圖322掉電保護電路圖中V+為電源電壓，VB為備用電源電壓，并且V+ VB,VCC為存儲器RAM電源端，正常通電時，二極管D1導通，D2截止，RAM的工作電壓由V+提供，同時，V+還通過電阻R對電池充電。斷電后，D1截止，D2導通，此時RAM的工作電壓由電池VB經(jīng)二極管D2和電阻R供給，VB一般取3V時，存儲器就能可靠地保持信息。五、典型零件加工程序設(shè)計一、銑削加工的工藝處理在機械加工中，經(jīng)常遇到各種平面輪廓和立體輪廓的零件，如凸輪、葉片、螺旋槳等，其母線形狀除直線和圓弧外，還有各種曲線，如以數(shù)學方程表示的拋物線、雙區(qū)縣、阿基米德螺旋線等曲線和以離散點表示的列表曲線。而其空間曲面可以是解析曲面，也可以是以列表點表示的自由曲面。由于這類零件的型面復雜，需要多坐標聯(lián)動加工，因此，采用數(shù)控銑床加工的優(yōu)越性就特別顯著。1．面輪廓加工這類零件的表面多由直線和圓弧或各種曲線組成，常用兩坐標聯(lián)動的三坐標銑床加工，是生產(chǎn)上常見的一種，編程也較簡單。2．面輪廓加工立體曲面零件的加工，根據(jù)曲面形狀、刀具形狀以及精度要求采用不同的銑削方法，、3軸、4軸、5軸等插補聯(lián)動加工。二、零件加工程序設(shè)計舉例在數(shù)控銑床上銑削如下圖323所示的零件。毛坯采用鑄鋼鑄造成形，材料為中碳鋼，HBS=160～230，銑削外部輪廓，加工余量為2 mm，需在數(shù)控銑床上加工，兩孔定